KR102161626B1 - Negative electrode and lithium battery including the same - Google Patents

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Abstract

음극 및 이를 채용한 리튬 전지와 그 제조 방법이 개시된다. 상기 음극은 집전체 및 상기 집전체의 적어도 일면에 배치된 음극 활물질층을 포함하고, 상기 음극 활물질층은 금속나노입자, 탄소계 재료, 티탄 함유 산화물 및 바인더를 포함한다. 상기 티탄 함유 산화물은 1.5 g/cc 초과 3 g/cc 미만의 밀도를 갖는 음극 활물질층 내에 포함되어, 전지의 고율 특성을 향상시킬 수 있다. Disclosed are a negative electrode, a lithium battery employing the same, and a method of manufacturing the same. The negative electrode includes a current collector and a negative active material layer disposed on at least one surface of the current collector, and the negative active material layer includes metal nanoparticles, a carbon-based material, titanium-containing oxide, and a binder. The titanium-containing oxide is included in the negative electrode active material layer having a density of more than 1.5 g/cc and less than 3 g/cc, thereby improving high rate characteristics of a battery.

Description

음극 및 이를 채용한 리튬 전지{Negative electrode and lithium battery including the same}Negative electrode and lithium battery including the same

음극 및 이를 채용한 리튬 전지에 관한 것이다. It relates to a negative electrode and a lithium battery employing the same.

리튬 이차 전지는 리튬 이온의 삽입 및 탈리가 가능한 활물질을 포함한 양극과 음극 사이에 유기 전해액 또는 폴리머 전해액을 충전시킨 상태에서, 리튬 이온이 양극 및 음극에서 삽입/탈리될 때의 산화, 환원 반응에 의해 전기 에너지를 생산한다.Lithium secondary batteries are charged with an organic electrolyte or polymer electrolyte between a positive electrode and a negative electrode including an active material capable of intercalating and deintercalating lithium ions, and are subjected to oxidation and reduction reactions when lithium ions are inserted/desorbed from the positive electrode and the negative electrode. Produces electrical energy.

리튬 이차 전지의 음극 활물질로서는 탄소계 재료가 많이 사용되며, 그 예로 그래파이트 및 인조 흑연과 같은 결정질 탄소와 소프트 카본(soft carbon) 및 하드 카본(hard carbon)과 같은 비정질 탄소가 있다. 그러나 이러한 탄소계 재료는 이론 용량이 높다고 하여도 380 mAh/g 정도에 불과하여, 고용량 리튬 전지에는 사용되기 어렵다는 문제점이 있다.Carbon-based materials are widely used as negative active materials for lithium secondary batteries, and examples thereof include crystalline carbon such as graphite and artificial graphite, and amorphous carbon such as soft carbon and hard carbon. However, even if such a carbon-based material has a high theoretical capacity, it is only about 380 mAh/g, and there is a problem that it is difficult to use in a high-capacity lithium battery.

이와 같은 문제점을 개선하기 위하여 규소, 주석, 알루미늄, 게르마늄, 납 등과 같은 리튬과 반응하여 합금을 형성할 수 있는 금속, 이와 관련된 합금 및 복합체가 활발히 연구되고 있다. 이러한 비탄소재를 이용한 음극 활물질은 탄소계 재료를 포함한 음극 활물질보다 많은 리튬 이온을 흡장 및 방출시킬 수 있어 고용량 및 고에너지 밀도를 갖는 전지를 제조할 수 있다고 여겨지고 있다. 예를 들어, 순수한 규소는 4,200 mAh/g의 높은 이론 용량을 갖는 것으로 알려져 있다.In order to improve such problems, a metal capable of forming an alloy by reacting with lithium such as silicon, tin, aluminum, germanium, lead, etc., and related alloys and composites are being actively studied. It is believed that a negative electrode active material using such a non-elastic material can occlude and release more lithium ions than a negative electrode active material including a carbon-based material, so that a battery having a high capacity and high energy density can be manufactured. For example, pure silicon is known to have a high theoretical capacity of 4,200 mAh/g.

또한, 디지털 카메라, 모바일 기기, 노트북, 컴퓨터 등의 소형 첨단 기기 분야가 발전함에 따라, 그 에너지원인 리튬 이차 전지의 소형화가 이루어지고 있다. 상기 전지의 소형화를 위해서는 에너지 밀도가 높은 전지의 사용이 요구되는데, 용량이 큰 소재라 하더라도 음극 활물질층의 밀도가 낮은 경우, 에너지 밀도를 높일 수 없다. In addition, as the field of small-sized high-tech devices such as digital cameras, mobile devices, notebook computers, and computers has been developed, miniaturization of lithium secondary batteries, which are energy sources, has been achieved. In order to reduce the size of the battery, it is required to use a battery having a high energy density. Even if the material has a large capacity, when the density of the negative active material layer is low, the energy density cannot be increased.

따라서, 고용량을 구현할 수 있으면서, 음극 활물질층의 밀도를 높일 수 있는 음극이 요구된다.Accordingly, there is a need for a negative electrode capable of implementing a high capacity and increasing the density of the negative active material layer.

본 발명의 일 측면은 집전체 및 상기 집전체의 적어도 일면에 배치된 음극 활물질층을 포함하고, 상기 음극 활물질층은 금속나노입자, 탄소계 재료 및 티탄 함유 산화물을 포함하며, 상기 음극 활물질층의 밀도가 1.5 g/cc 초과 3 g/cc 미만인 음극을 제공하는 것이다. An aspect of the present invention includes a current collector and a negative active material layer disposed on at least one surface of the current collector, the negative active material layer comprises metal nanoparticles, a carbon-based material, and a titanium-containing oxide, and the negative active material layer It is to provide a negative electrode having a density of greater than 1.5 g/cc and less than 3 g/cc.

본 발명의 다른 측면은 상기 음극을 채용한 수명 특성이 향상된 리튬 전지를 제공하는 것이다.Another aspect of the present invention is to provide a lithium battery with improved lifespan characteristics employing the negative electrode.

본 발명의 일 측면에서는,In one aspect of the present invention,

집전체; 및 상기 집전체의 적어도 일면에 배치된 음극 활물질층;을 포함하고, 상기 음극 활물질층이 금속나노입자, 탄소계 재료, 티탄 함유 산화물 및 바인더를 포함하며, 상기 음극 활물질층의 밀도가 1.5 g/cc 초과 3 g/cc 미만인 리튬 전지용 음극이 제공된다.Current collector; And an anode active material layer disposed on at least one surface of the current collector, wherein the anode active material layer includes metal nanoparticles, a carbon-based material, titanium-containing oxide and a binder, and the density of the anode active material layer is 1.5 g/ A negative electrode for a lithium battery having more than cc and less than 3 g/cc is provided.

일 실시예에 따르면, 상기 티탄 함유 산화물이 하기 화학식 1로 표시되는 티탄산 리튬을 포함할 수 있다:According to an embodiment, the titanium-containing oxide may include lithium titanate represented by Formula 1:

<화학식 1><Formula 1>

LixTiyMzOn Li x Ti y M z O n

상기 식에서, 1≤ x ≤4, 1≤ y ≤5, 0≤ z ≤3 및 3≤ n ≤12이고, M은 Li, Mg, Al, Ca, Sr, Cr, V, Fe, Co, Ni, Zr, Zn, Si,P, S, Y, Nb, Ga, Sn, Mo, W, Ba, La, Ce, Ag, Ta, Hf, Ru, Bi, Sb 및 As로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소이다 .In the above formula, 1≦x≦4, 1≦y≦5, 0≦z≦3 and 3≦n≦12, and M is Li, Mg, Al, Ca, Sr, Cr, V, Fe, Co, Ni, Zr, Zn, Si, P, S, Y, Nb, Ga, Sn, Mo, W, Ba, La, Ce, Ag, Ta, Hf, Ru, Bi, Sb and at least one selected from the group consisting of As It is an element.

일 실시예에 따르면, 상기 티탄 함유 산화물이 Li2TiO3, Li4Ti5O12, Li2Ti3O7, LiCrTiO4, LiFeTiO4, Li2TiSiO5, LiTiPO5 및 LiTi2(PO4)3로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 티탄산 리튬을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the titanium-containing oxide is Li 2 TiO 3 , Li 4 Ti 5 O 12 , Li 2 Ti 3 O 7 , LiCrTiO 4 , LiFeTiO 4 , Li 2 TiSiO 5 , LiTiPO 5 and LiTi 2 (PO 4 ) It may contain at least one lithium titanate selected from the group consisting of 3 .

일 실시예에 따르면, 상기 티탄 함유 산화물이 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다:According to an embodiment, the titanium-containing oxide may include a compound represented by Formula 2:

<화학식 2><Formula 2>

TiyMzOn Ti y M z O n

상기 식에서, 1≤ y ≤2, 0≤ z ≤2 및 1≤ n ≤7이고, M은 Li, Mg, Al, Ca, Sr, Cr, V, Fe, Co, Ni, Zr, Zn, Si, P, S, Y, Nb, Ga, Sn, Mo, W, Ba, La, Ce, Ag, Ta, Hf, Ru, Bi, Sb 및 As로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소이다.In the above formula, 1≦y≦2, 0≦z≦2 and 1≦n≦7, and M is Li, Mg, Al, Ca, Sr, Cr, V, Fe, Co, Ni, Zr, Zn, Si, It is at least one element selected from the group consisting of P, S, Y, Nb, Ga, Sn, Mo, W, Ba, La, Ce, Ag, Ta, Hf, Ru, Bi, Sb and As.

일 실시예에 따르면, 상기 티탄 함유 산화물이 TiO2, TiSO5, TiP2O7 및 TiP2O7 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the titanium-containing oxide may include at least one compound selected from the group consisting of TiO 2 , TiSO 5 , TiP 2 O 7 and TiP 2 O 7 .

일 실시예에 따르면, 상기 티탄 함유 산화물이 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다:According to an embodiment, the titanium-containing oxide may include a compound represented by Formula 3:

<화학식 3><Formula 3>

Lix +3TiyO12 Li x +3 Ti y O 12

상기 식에서, 2.4 ≤ x ≤ 4.2, 4.8 < y ≤ 6.6이다.In the above formula, 2.4≦x≦4.2 and 4.8<y≦6.6.

일 실시예에 따르면, 상기 티탄 함유 산화물이 리튬 전지의 충방전 과정에서 리튬 이온을 흡장 또는 방출을 하지 않는 비활성 물질일 수 있다.According to an embodiment, the titanium-containing oxide may be an inert material that does not occlude or release lithium ions during charging and discharging of a lithium battery.

일 실시예에 따르면, 상기 티탄 함유 산화물은 전기 전도성을 가질 수 있다.According to an embodiment, the titanium-containing oxide may have electrical conductivity.

일 실시예에 따르면, 상기 티탄 함유 산화물의 함량이 상기 음극 활물질층 총중량을 기준으로 1 중량% 내지 20 중량%일 수 있다.According to an embodiment, the content of the titanium-containing oxide may be 1% to 20% by weight based on the total weight of the negative active material layer.

일 실시예에 따르면, 상기 금속나노입자가 Si, Sn, Al, Ge, Pb, Bi, Sb, 이들의 합금 및 이들의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the metal nanoparticles may include at least one selected from the group consisting of Si, Sn, Al, Ge, Pb, Bi, Sb, alloys thereof, and oxides thereof.

일 실시예에 따르면, 상기 금속나노입자가 Si 또는 SiOx(0<x<2)를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the metal nanoparticles may include Si or SiO x (0<x<2).

일 실시예에 따르면, 상기 금속나노입자가 탄소계 코팅층이 형성된 금속나노입자를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the metal nanoparticles may include metal nanoparticles having a carbon-based coating layer formed thereon.

일 실시예에 따르면, 상기 금속나노입자의 함량이 상기 음극 활물질층 총중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 50 중량%일 수 있다.According to an embodiment, the content of the metal nanoparticles may be 0.1% to 50% by weight based on the total weight of the negative active material layer.

일 실시예에 따르면, 상기 탄소계 재료가 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the carbon-based material may include crystalline carbon, amorphous carbon, or a mixture thereof.

일 실시예에 따르면, 상기 탄소계 재료의 함량이 상기 음극 활물질층 총중량을 기준으로 50 중량% 내지 90 중량%일 수 있다.According to an embodiment, the content of the carbon-based material may be 50% to 90% by weight based on the total weight of the negative active material layer.

일 실시예에 따르면, 상기 음극 활물질층이 바인더를 더 포함할 수 있다. According to an embodiment, the negative active material layer may further include a binder.

일 실시예에 따르면, 상기 바인더가 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리벤지미다졸, 폴리이미드, 폴리비닐아세테이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아닐린, 아크릴로니트릴부타디엔스티렌, 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리페닐설파이드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌술폰, 폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 불소 고무, 또는 이들의 조합에서 선택될 수 있다. According to an embodiment, the binder is polyvinylidene fluoride, polyvinylidene chloride, polybenzimidazole, polyimide, polyvinyl acetate, polyacrylonitrile, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), Starch, hydroxypropylcellulose, recycled cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polymethyl methacrylate, polyaniline, acrylonitrile butadiene styrene, phenolic resin, epoxy Resin, polyethylene terephthalate, polytetrafluoroethylene, polyphenyl sulfide, polyamideimide, polyetherimide, polyethylene sulfone, polyamide, polyacetal, polyphenylene oxide, polybutylene terephthalate, ethylene-propylene-diene monomer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber (SBR), fluorine rubber, or a combination thereof.

일 실시예에 따르면, 상기 음극 활물질층이 도전재를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the negative active material layer may further include a conductive material.

본 발명의 다른 측면에서는, 상기 음극을 포함하는 리튬 전지가 제공된다.In another aspect of the present invention, a lithium battery including the negative electrode is provided.

일 구현예에 따른 상기 음극은 집전체 및 상기 집전체의 적어도 일면에 배치된 음극 활물질층을 포함하고, 상기 음극 활물질층은 금속나노입자, 탄소계 재료 및 티탄 함유 산화물을 포함한다. 상기 티탄 함유 산화물은 1.5 g/cc 초과 3 g/cc 미만의 밀도를 갖는 음극 활물질층 내에 포함되어, 전지의 고율 특성을 향상시킬 수 있다. The negative electrode according to an embodiment includes a current collector and a negative active material layer disposed on at least one surface of the current collector, and the negative active material layer includes metal nanoparticles, a carbon-based material, and a titanium-containing oxide. The titanium-containing oxide is included in the negative electrode active material layer having a density of more than 1.5 g/cc and less than 3 g/cc, thereby improving high rate characteristics of a battery.

따라서, 고밀도 음극 활물질층을 가지면서, 고출력을 나타내는 전지를 구현할 수 있다.Accordingly, it is possible to implement a battery having a high density negative active material layer and exhibiting high output.

도 1은 일 실시예에 따른 리튬 전지 구조체의 구조를 나타낸 개략도이다.
도 2는 비교예 5 및 비교예 6에 따라 제조된 리튬 전지의 C-레이트에 따른 용량유지율을 도시한 그래프이다.
도 3은 실시예 3 및 비교예 7에 따라 제조된 리튬 전지의 C-레이트에 따른 용량유지율을 도시한 그래프이다.
도 4는 실시예 3에 따라 제조된 리튬 전지의 사이클별 용량유지율을 도시한 그래프이다.
1 is a schematic diagram showing the structure of a lithium battery structure according to an embodiment.
2 is a graph showing the capacity retention rate according to the C-rate of lithium batteries manufactured according to Comparative Example 5 and Comparative Example 6.
3 is a graph showing the capacity retention rate according to the C-rate of lithium batteries prepared according to Example 3 and Comparative Example 7.
4 is a graph showing a capacity retention rate for each cycle of a lithium battery manufactured according to Example 3.

이하에서 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

일반적으로 음극 제조 시 집전체 상에 음극 활물질 조성물을 코팅 후, 전극을 치밀화하고 저항을 감소시키기 위해 압연 공정을 실시한다. 이 때, 압연 공정 이후 형성된 음극 활물질층의 두께를 줄이고, 주어진 전지의 부피조건에서 고용량을 구현하기 위해서는 음극 활물질층의 밀도가 높아야한다. In general, when manufacturing a negative electrode, after coating a negative electrode active material composition on a current collector, a rolling process is performed to densify the electrode and reduce resistance. In this case, in order to reduce the thickness of the negative active material layer formed after the rolling process and to achieve high capacity under a given volume condition of a battery, the density of the negative active material layer must be high.

즉, "활물질층의 밀도(g/cc)"는 활물질층의 부피당 질량을 의미하는 것으로, 합제밀도(mix density)라고도 불리며, 압연 공정시 극판이 눌리는 정도를 나타내는 척도이다. That is, "the density of the active material layer (g/cc)" refers to the mass per volume of the active material layer, and is also called a mix density, and is a measure of the degree to which the electrode plate is pressed during the rolling process.

그런데, 전지의 고용량을 구현하기 위해서 규소 등의 음극 활물질 등을 사용하는 경우, 상기 음극 활물질층의 밀도를 일정 수준 이상 높이면 음극 활물질층 내의 공극이 줄어들어, 고율 특성 등의 전지의 제반 물성이 저하되는 문제점이 있었다.However, in the case of using a negative active material such as silicon in order to realize a high capacity of the battery, increasing the density of the negative active material layer by a certain level or more reduces the voids in the negative active material layer, thereby reducing the overall physical properties of the battery such as high rate characteristics. There was a problem.

이에 본 발명자들은 티탄산 함유 산화물을 사용하여, 음극 활물질층의 밀도를 증가시켜는 경우에도, 오히려 고율 특성 및 출력 특성(output characteristics)이 향상된 전지를 구현하였다. Accordingly, the present inventors have implemented a battery with improved high rate characteristics and output characteristics, even when increasing the density of the negative electrode active material layer by using an oxide containing titanic acid.

구체적으로, 일 측면에 따른 리튬 전지용 음극은, 집전체; 및 상기 집전체의 적어도 일면에 배치된 음극 활물질층;을 포함하고, 상기 음극 활물질층은 금속나노입자, 탄소계 재료 및 티탄 함유 산화물을 포함하며, 상기 음극 활물질층의 밀도는 1.5 g/cc 초과 3 g/cc 미만이다. Specifically, the negative electrode for a lithium battery according to one aspect, the current collector; And an anode active material layer disposed on at least one surface of the current collector, wherein the anode active material layer includes metal nanoparticles, a carbon-based material, and titanium-containing oxide, and the density of the anode active material layer is greater than 1.5 g/cc It is less than 3 g/cc.

음극 활물질층의 밀도가 1.5 g/cc 이하인 음극을 채용한 전지의 경우에는, 티탄 함유 산화물을 포함하지 않은 경우에도 고율 특성이 저하되지 않을 수 있다.In the case of a battery employing a negative electrode having a density of the negative active material layer of 1.5 g/cc or less, high rate characteristics may not be deteriorated even if the titanium-containing oxide is not included.

그러나, 음극 활물질층의 밀도가 1.5 g/cc 보다 큰 음극을 채용한 전지의 경우, 금속나노입자 및 탄소계 재료 사이의 공극이 줄어들어, 전해액이 함침되기 어려울 수 있다. 이는, 상기 금속나노입자는 전지의 충방전시 부피 변화가 매우 커서, 음극 활물질층의 밀도를 높이는 데 기여하기 어렵기 때문이다.However, in the case of a battery employing a negative electrode having a density of the negative electrode active material layer greater than 1.5 g/cc, the pores between the metal nanoparticles and the carbon-based material are reduced, so that impregnation of the electrolyte may be difficult. This is because the metal nanoparticles have a very large volume change during charging and discharging of the battery, and thus it is difficult to contribute to increasing the density of the negative electrode active material layer.

반면에, 상기 티탄 함유 산화물은 상기 금속나노입자와 달리 충방전 시 부피변화가 작고, 탭밀도(tap density)가 높아 음극 활물질층의 밀도를 높이는 데 기여할 수 있다. 따라서, 적절한 양의 상기 티탄 함유 산화물을 사용함으로써, 1.5 g/cc 초과 3 g/cc 미만의 밀도를 갖는 음극 활물질층 내에서, 적절한 수준의 공극 구조가 확보될 수 있다. 이에 의해, 전해액에 대한 젖음성(wettability)이 개선되어, 전지의 고율 특성 및 출력 특성이 향상될 수 있다. On the other hand, unlike the metal nanoparticles, the titanium-containing oxide has a small volume change during charging and discharging and has a high tap density, thus contributing to increasing the density of the negative active material layer. Therefore, by using an appropriate amount of the titanium-containing oxide, in the negative electrode active material layer having a density of more than 1.5 g/cc and less than 3 g/cc, an appropriate level of pore structure can be secured. As a result, wettability for the electrolyte solution is improved, and high rate characteristics and output characteristics of the battery may be improved.

더욱이, 상기 티탄 함유 산화물은 리튬 이온이 삽입/탈리되는 평균 전압이 높기 때문에, 저항을 증가시킬 수 있는 피막 형성에 관여하지 않아 고율에서도 높은 용량이 유지될 수 있다. Moreover, since the titanium-containing oxide has a high average voltage at which lithium ions are intercalated/desorbed, it is not involved in the formation of a film capable of increasing resistance, so that a high capacity can be maintained even at a high rate.

일 실시예에 따르면, 상기 티탄 함유 산화물은 하기 화학식 1로 표시되는 티탄산 리튬을 포함할 수 있다:According to an embodiment, the titanium-containing oxide may include lithium titanate represented by the following Formula 1:

<화학식 1><Formula 1>

LixTiyMzOn Li x Ti y M z O n

상기 식에서, 1≤ x ≤4, 1≤ y ≤5, 0≤ z ≤3 및 3≤ n ≤12이고, M은 Li, Mg, Al, Ca, Sr, Cr, V, Fe, Co, Ni, Zr, Zn, Si,P, S, Y, Nb, Ga, Sn, Mo, W, Ba, La, Ce, Ag, Ta, Hf, Ru, Bi, Sb 및 As로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소이다 .In the above formula, 1≦x≦4, 1≦y≦5, 0≦z≦3 and 3≦n≦12, and M is Li, Mg, Al, Ca, Sr, Cr, V, Fe, Co, Ni, Zr, Zn, Si, P, S, Y, Nb, Ga, Sn, Mo, W, Ba, La, Ce, Ag, Ta, Hf, Ru, Bi, Sb and at least one selected from the group consisting of As It is an element.

예를 들어, 상기 티탄 함유 산화물은 Li2TiO3, Li4Ti5O12, Li2Ti3O7, LiCrTiO4, LiFeTiO4, Li2TiSiO5, LiTiPO5 및 LiTi2(PO4)3로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 티탄산 리튬을 포함할 수 있다. For example, the titanium-containing oxide is Li 2 TiO 3 , Li 4 Ti 5 O 12 , Li 2 Ti 3 O 7 , LiCrTiO 4 , LiFeTiO 4 , Li 2 TiSiO 5 , LiTiPO 5 and LiTi 2 (PO 4 ) 3 It may contain at least one lithium titanate selected from the group consisting of.

예를 들어, 상기 티탄 함유 산화물은 Li4Ti5O12을 포함할 수 있다.For example, the titanium-containing oxide may include Li 4 Ti 5 O 12 .

일 실시예에 따르면, 상기 티탄 함유 산화물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다:According to an embodiment, the titanium-containing oxide may include a compound represented by Formula 2 below:

<화학식 2><Formula 2>

TiyMzOn Ti y M z O n

상기 식에서, 1≤ y ≤2, 0≤ z ≤2 및 1≤ n ≤7이고, M은 Li, Mg, Al, Ca, Sr, Cr, V, Fe, Co, Ni, Zr, Zn, Si, P, S, Y, Nb, Ga, Sn, Mo, W, Ba, La, Ce, Ag, Ta, Hf, Ru, Bi, Sb 및 As로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소이다.In the above formula, 1≦y≦2, 0≦z≦2 and 1≦n≦7, and M is Li, Mg, Al, Ca, Sr, Cr, V, Fe, Co, Ni, Zr, Zn, Si, It is at least one element selected from the group consisting of P, S, Y, Nb, Ga, Sn, Mo, W, Ba, La, Ce, Ag, Ta, Hf, Ru, Bi, Sb and As.

예를 들어, 상기 티탄 함유 산화물은 TiO2, TiSO5, 및 TiP2O7 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 포함할 수 있다. For example, the titanium-containing oxide may include at least one compound selected from the group consisting of TiO 2 , TiSO 5 , and TiP 2 O 7 .

일 실시예에 따르면, 상기 티탄 함유 산화물은 하기 화학식 3으로 표시되는화합물을 포함할 수 있다:According to an embodiment, the titanium-containing oxide may include a compound represented by Formula 3:

<화학식 3><Formula 3>

Lix +3TiyO12 Li x +3 Ti y O 12

상기 식에서, 2.4 ≤ x ≤ 4.2, 4.8 < y ≤ 6.6이다.In the above formula, 2.4≦x≦4.2 and 4.8<y≦6.6.

상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 리튬 전지의 충방전 과정에서 리튬 이온을 흡장 또는 방출을 하지 않는 비활성 물질일 수 있다. 예를 들어, 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은, 전지의 최초 충전시 상기 티탄 함유 산화물에 리튬 이온이 삽입된 형태로서, 충방전의 반복에도 더 이상 리튬 이온이 삽입 또는 탈리되지 않아 리튬 이온이 삽입된 상기 화학식 3으로 표시되는 구조를 유지할 수 있다.The compound represented by Formula 3 may be an inert material that does not occlude or release lithium ions during charging and discharging of a lithium battery. For example, the compound represented by Formula 3 is a form in which lithium ions are inserted into the titanium-containing oxide when the battery is initially charged, and lithium ions are no longer inserted or desorbed even after repeated charging and discharging. The structure represented by Formula 3 can be maintained.

예를 들어, 상기 음극을 포함하는 전지의 방전 시, 금속나노입자 및 탄소계 재료에서는 충전 시 삽입된 리튬 이온이 탈리되는 반면, 티탄 함유 산화물에서는 충전 시 삽입된 리튬 이온이 탈리되지 않도록 방전 종지 전압(discharge cut-off voltage)을 설정할 수 있다. 따라서, 충방전의 반복에도 리튬 이온이 삽입된 상기 화학식 3으로 표시되는 구조가 유지될 수 있다.For example, when the battery including the negative electrode is discharged, the lithium ions inserted during charging are desorbed in metal nanoparticles and carbon-based materials, whereas in the titanium-containing oxide, the discharge end voltage so that the inserted lithium ions are not desorbed during charging. (discharge cut-off voltage) can be set. Accordingly, the structure represented by Chemical Formula 3 in which lithium ions are inserted may be maintained even during repeated charging and discharging.

상기 화학식 3으로 표시되는 화합물은 하기 화학힉 4로 표시되는 티탄산 리튬에 리튬 이온이 삽입된 형태일 수 있다:The compound represented by Formula 3 may have a form in which lithium ions are inserted into lithium titanate represented by the following chemical formula 4:

<화학식 4><Formula 4>

LixTiyO12 Li x Ti y O 12

상기 식에서, 2.4 ≤ x ≤ 4.2, 4.8 < y ≤ 6.6이다.In the above formula, 2.4≦x≦4.2 and 4.8<y≦6.6.

예를 들어, 상기 티탄 함유 산화물은 Li4Ti5O12에 리튬 이온이 삽입된 형태인 Li7Ti5O12을 포함할 수 있다. For example, the titanium-containing oxide may include a Li 4 Ti 5 O 12 The lithium ions are inserted into the form of Li 7 Ti 5 O 12 in.

또한, 상기 티탄 함유 산화물은 전기 전도성을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 티탄 함유 산화물은 도전재의 역할을 수행하여, 상기 음극을 포함하는 전지의 저항을 낮출 수 있다. 따라서, 상기 음극 활물질층은 상기 티탄 함유 산화물 이외에 별도의 도전재를 포함하지 않을 수 있다. In addition, the titanium-containing oxide may have electrical conductivity. Specifically, the titanium-containing oxide may serve as a conductive material, thereby lowering the resistance of the battery including the negative electrode. Accordingly, the negative active material layer may not include a separate conductive material other than the titanium-containing oxide.

상기 티탄 함유 산화물의 함량은 상기 음극 활물질층 총중량을 기준으로 1 중량% 내지 20 중량%일 수 있다. 예를 들어, 상기 티탄 함유 산화물의 함량은 상기 음극 활물질층 총중량을 기준으로 1 중량% 내지 15 중량%일 수 있다. 예를 들어, 상기 티탄 함유 산화물의 함량은 상기 음극 활물질층 총중량을 기준으로 5 중량% 내지 15 중량%일 수 있다. 상기 범위에서, 비활성 물질로 존재할 수 있는 티탄 함유 산화물의 무게 및 부피로 인하여, 음극의 리튬 저장 용량이 감소되지 않을 수 있고, 높은 음극 활물질층의 밀도에서도 고율 특성이 향상될 수 있다. The content of the titanium-containing oxide may be 1% to 20% by weight based on the total weight of the negative active material layer. For example, the content of the titanium-containing oxide may be 1% to 15% by weight based on the total weight of the negative active material layer. For example, the content of the titanium-containing oxide may be 5% to 15% by weight based on the total weight of the negative active material layer. In the above range, due to the weight and volume of the titanium-containing oxide that may exist as an inert material, the lithium storage capacity of the negative electrode may not be reduced, and the high rate characteristics may be improved even at a high density of the negative electrode active material layer.

상기 금속나노입자는 Si, Sn, Al, Ge, Pb, Bi, Sb, 이들의 합금 및 이들의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The metal nanoparticles may include at least one selected from the group consisting of Si, Sn, Al, Ge, Pb, Bi, Sb, alloys thereof, and oxides thereof.

예를 들어, 상기 금속나노입자는 Si일 수 있다. For example, the metal nanoparticles may be Si.

예를 들어, 상기 금속나노입자는 Si-Y 합금(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합 원소이며, Si는 아님), Sn-Y 합금(상기 Y는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 원소, 14족 원소, 전이금속, 희토류 원소 또는 이들의 조합 원소이며, Sn은 아님) 등일 수 있다. 상기 원소 Y로는 Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Po, 또는 이들의 조합일 수 있다.For example, the metal nanoparticles are Si-Y alloys (wherein Y is an alkali metal, alkaline earth metal, group 13 element, group 14 element, transition metal, rare earth element, or a combination element thereof, not Si), Sn- Y alloy (the Y is an alkali metal, an alkaline earth metal, a group 13 element, a group 14 element, a transition metal, a rare earth element, or a combination element thereof, but not Sn), and the like. The element Y is Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, Rf, V, Nb, Ta, Db, Cr, Mo, W, Sg, Tc, Re, Bh, Fe, Pb, Ru, Os, Hs, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, B, Al, Ga, Sn, In, Ti, Ge, P, As, Sb, Bi, S, It may be Se, Te, Po, or a combination thereof.

예를 들어, 상기 금속나노입자는 SnO2, SiOx(0<x<2) 등의 산화물일 수 있다.For example, the metal nanoparticles may be oxides such as SnO 2 and SiO x (0<x<2).

상기 금속나노입자는 탄소계 코팅층이 형성된 금속나노입자를 포함할 수 있다. The metal nanoparticles may include metal nanoparticles having a carbon-based coating layer formed thereon.

예를 들어, 상기 금속나노입자는 탄소계 물질로 코팅될 수 있다. 상기 탄소계 물질은 비정질 탄소를 포함할 수 있다. 이 때 비정질 탄소는 소프트 카본, 하드 카본, 메조페이스 피치(mesophase pitch) 탄화물, 소성된 코크스, 나노 탄소 섬유 또는 이들의 혼합물에서 선택될 수 있다. For example, the metal nanoparticles may be coated with a carbon-based material. The carbon-based material may include amorphous carbon. In this case, the amorphous carbon may be selected from soft carbon, hard carbon, mesophase pitch carbide, fired coke, nano carbon fiber, or a mixture thereof.

상기 탄소계 코팅층의 코팅 방법은 이에 제한되지 않으나 건식 코팅법 또는 액상 코팅법 모두 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 건식 코팅법으로는 CVD(chemical vapor deposition)법, 증착 등을 사용할 수 있고, 상기 액상 코팅법으로는 함침, 스프레이 등을 사용할 수 있다. 상기 액상 코팅법을 사용하는 경우, 용매로서 DMSO, THF 등을 사용할 수 있다The coating method of the carbon-based coating layer is not limited thereto, but both a dry coating method or a liquid coating method may be used. For example, as the dry coating method, chemical vapor deposition (CVD), evaporation, or the like may be used, and as the liquid coating method, impregnation or spraying may be used. When using the liquid coating method, DMSO, THF, etc. can be used as a solvent.

상기 금속나노입자의 함량은 상기 음극 활물질층(20) 총중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 50 중량%일 수 있다. 예를 들어, 상기 금속나노입자의 함량은 상기 음극 활물질층(20) 총중량을 기준으로 1 중량% 내지 30 중량%일 수 있다. 상기 범위에서, 음극의 구조적 안정성이 확보되면서, 고용량의 전지가 구현될 수 있다. The content of the metal nanoparticles may be 0.1% to 50% by weight based on the total weight of the negative active material layer 20. For example, the content of the metal nanoparticles may be 1% to 30% by weight based on the total weight of the negative active material layer 20. In the above range, while securing the structural stability of the negative electrode, a high-capacity battery can be implemented.

상기 탄소계 재료는 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.The carbon-based material may include crystalline carbon, amorphous carbon, or a mixture thereof.

상기 결정질 탄소는 무정형, 판상, 린편상(flake), 구형 또는 섬유형의 천연 흑연 또는 석탄계 피치 또는 석유계 피치 등을 탄화시켜 제조한 인조 흑연일 수 있다. 상기 비정질 탄소는 소프트 카본 또는 하드 카본, 메조페이스 피치 탄화물, 소성된 코크스 등일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.The crystalline carbon may be amorphous, plate-like, flake, spherical or fibrous natural graphite, or artificial graphite produced by carbonizing coal-based pitch or petroleum-based pitch. The amorphous carbon may be soft carbon or hard carbon, mesophase pitch carbide, fired coke, etc., but is not limited thereto.

상기 탄소계 재료의 함량은 상기 음극활물질층 총중량을 기준으로 50 중량% 내지 90 중량%일 수 있다. 상기 범위에서, 음극의 구조적 안정성이 확보되면서, 일정 수준 이상의 음극 활물질층의 밀도가 구현될 수 있다. The content of the carbon-based material may be 50% to 90% by weight based on the total weight of the negative active material layer. In the above range, while securing structural stability of the negative electrode, a density of the negative active material layer of a certain level or higher may be realized.

상기 음극 활물질층은 바인더를 더 포함할 수 있다.The negative active material layer may further include a binder.

상기 바인더는 수계 바인더일 수 있다.The binder may be an aqueous binder.

예를 들어, 상기 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF), 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리벤지미다졸, 폴리이미드, 폴리비닐아세테이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아닐린, 아크릴로니트릴부타디엔스티렌, 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리페닐설파이드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌술폰, 폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 불소 고무, 또는 이들의 조합에서 선택될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 바인더의 함량은 음극 활물질의 역할을 할 수 있는 금속나노입자, 탄소계 재료 및 티탄 함유 산화물의 합 100 중량부를 기준으로, 1 내지 50 중량부, 예를 들어 1 내지 30 중량부, 예를 들어 1 내지 20 중량부, 또는 예를 들어 1 내지 15 중량부일 수 있다.For example, the binder is polyvinylidene fluoride (PVdF), polyvinylidene chloride, polybenzimidazole, polyimide, polyvinyl acetate, polyacrylonitrile, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC) , Starch, hydroxypropylcellulose, recycled cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polymethyl methacrylate, polyaniline, acrylonitrile butadiene styrene, phenol resin, Epoxy resin, polyethylene terephthalate, polytetrafluoroethylene, polyphenyl sulfide, polyamideimide, polyetherimide, polyethylenesulfone, polyamide, polyacetal, polyphenylene oxide, polybutylene terephthalate, ethylene-propylene-diene Monomer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber (SBR), fluorine rubber, or a combination thereof may be selected, but is not limited thereto. The content of the binder is 1 to 50 parts by weight, for example 1 to 30 parts by weight, for example, based on 100 parts by weight of the sum of metal nanoparticles, carbon-based materials, and titanium-containing oxides that can serve as negative active materials. It may be 1 to 20 parts by weight, or, for example, 1 to 15 parts by weight.

상기 바인더는 상기 금속나노입자와 집전체와의 결합, 상기 티탄 함유 산화물과 집전체와의 결합, 상기 금속나노입자와 도전재와의 결합 등에 조력할 수 있다. The binder may assist in bonding between the metal nanoparticles and the current collector, bonding the titanium-containing oxide and the current collector, and bonding the metal nanoparticles and the conductive material.

상기 음극 활물질층은 도전재를 더 포함할 수 있다. 상기 도전재는 상기 금속나노입자, 탄소계 재료 및 티탄 함유 산화물에 도전 통로를 제공하여 전기전도성을 보다 향상시킬 수 있다. 상기 도전재로는 일반적으로 리튬 전지에 사용되는 것은 어떠한 것도 사용할 수 있으며, 그 예로 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 탄소섬유 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유 등의 금속계 물질; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 폴리머, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 도전성 재료를 사용할 수 있다. 도전재의 함량은 적당하게 조절하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 금속나노입자, 탄소계 재료 및 티탄 함유 산화물의 합 대 도전재의 중량비는 99:1 내지 90:10 범위일 수 있다.The negative active material layer may further include a conductive material. The conductive material may further improve electrical conductivity by providing a conductive path to the metal nanoparticles, the carbon-based material, and the titanium-containing oxide. As the conductive material, anything generally used for lithium batteries may be used, and examples thereof include carbon-based materials such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, and carbon fiber; Metal-based materials such as metal powder or metal fibers such as copper, nickel, aluminum, and silver; A conductive material containing a conductive polymer such as a polyphenylene derivative, or a mixture thereof can be used. The content of the conductive material can be appropriately adjusted and used. For example, the weight ratio of the sum of the metal nanoparticles, the carbon-based material, and the titanium-containing oxide to the conductive material may range from 99:1 to 90:10.

상기 집전체는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 알루미늄, 구리, 니켈, 티탄, 및 스테인레스 스틸 중에서 선택되는 적어도 하나의 소재로 이루어질 수 있다. 상기 알루미늄, 구리, 니켈, 스테리인레스 스틸 등의 소재 표면에는 니켈, 구리, 알루미늄, 티탄, 금, 은, 백금, 팔라듐 등의 코팅 성분으로 전기도금 또는 이온 증착하여 표면처리하거나, 이들 코팅 성분의 나노입자를 딥 또는 압착 등의 방법을 통하여 상기 주 소재의 표면에 코팅처리한 것을 기재로 사용할 수도 있다. 또한, 상기 집전체는 비도전성의 재료로 이루어진 베이스에 위와 같은 도전성 소재를 피복한 형태로 구성될 수도 있다.The current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes in the battery. For example, it may be made of at least one material selected from aluminum, copper, nickel, titanium, and stainless steel. Surface treatment of the material such as aluminum, copper, nickel, stainless steel, etc. by electroplating or ion deposition with coating components such as nickel, copper, aluminum, titanium, gold, silver, platinum, palladium, etc. Nanoparticles may be coated on the surface of the main material through a method such as dip or compression, and may be used as a substrate. In addition, the current collector may be configured in a form in which the above conductive material is coated on a base made of a non-conductive material.

상기 집전체는 그 표면에 미세한 요철 구조가 형성된 것일 수 있는데, 이와 같은 요철 구조는 기재 상에 코팅될 활물질층과의 접착력을 높일 수 있다. 상기 집전체는 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다. 상기 집전체는 일반적으로 3 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께를 가질 수 있다.The current collector may have a fine uneven structure formed on its surface, and such an uneven structure can increase adhesion to the active material layer to be coated on the substrate. The current collector may be in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric. The current collector may generally have a thickness of 3 μm to 500 μm.

본 발명의 다른 측면에 따른 리튬 전지는 상술한 음극을 포함한다. A lithium battery according to another aspect of the present invention includes the negative electrode described above.

이하, 전술한 리튬 전지의 제조 방법을 살펴보기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing the aforementioned lithium battery will be described.

상기 리튬 전지의 제조 방법은 양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 배치되는 세퍼레이터, 및 전해질을 포함하는 리튬 전지 구조체를 제공하는 단계; 및 상기 리튬 전지 구조체에 화성 공정을 실시하여, 리튬 전지를 제조하는 단계;를 포함하고, 상기 리튬 전지 구조체를 제공하는 단계는, 금속나노입자, 탄소계 재료 및 티탄 함유 산화물을 포함하는 음극 활물질 조성물을 제조하는 단계; 상기 음극 활물질 조성물을 집전체 상에 도포하여, 상기 음극 활물질 조성물이 도포된 집전체를 제조하는 단계; 및 상기 음극 활물질 조성물이 도포된 집전체를 건조 및 압연하여, 집전체 상에 1.5 g/cc 초과 3 g/cc 미만의 밀도를 갖는 음극 활물질층이 형성된 음극을 제조하는 단계를 포함한다. The method of manufacturing the lithium battery includes: providing a lithium battery structure including a positive electrode, a negative electrode, a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, and an electrolyte; And performing a chemical conversion process on the lithium battery structure to prepare a lithium battery, wherein the providing of the lithium battery structure includes a negative electrode active material composition comprising metal nanoparticles, a carbon-based material, and a titanium-containing oxide Manufacturing a; Applying the negative active material composition on a current collector to prepare a current collector to which the negative active material composition is applied; And drying and rolling the current collector coated with the negative active material composition to prepare a negative electrode having a negative active material layer having a density of greater than 1.5 g/cc and less than 3 g/cc on the current collector.

먼저, 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 배치되는 세퍼레이터, 및 전해질을 포함하는 리튬 전지 구조체를 제공하는 단계는 다음과 같다. First, the steps of providing a lithium battery structure including a positive electrode, a negative electrode, a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, and an electrolyte are as follows.

상기 음극은 다음과 같이 제조될 수 있다. The negative electrode may be manufactured as follows.

상기 금속나노입자, 티탄 함유 산화물, 탄소계 재료, 선택적으로 바인더 및 도전재를 용매에 분산시켜 음극 활물질 조성물을 제조할 수 있다. The anode active material composition may be prepared by dispersing the metal nanoparticles, titanium-containing oxide, carbon-based material, and optionally a binder and a conductive material in a solvent.

이후, 상기 음극 활물질 조성물을 집전체 상에 도포하여, 적어도 일면에 음극 활물질 조성물을 도포된 집전체를 제조할 수 있는데, 상기 도포는 집전체상에 상기 음극 활물질 조성물을 직접 코팅하거나, 또는 별도의 지지체 상에 상기 음극 활물질 조성물을 캐스팅 한 후 상기 지지체로부터 박리시킨 음극 활물질 필름을 집전체 상에 라미네이션하여 이루어 질 수 있다. Thereafter, the negative active material composition may be coated on a current collector to prepare a current collector in which the negative active material composition is applied on at least one surface, and the coating may be performed by directly coating the negative active material composition on the current collector, or After casting the negative active material composition on a support, a negative active material film peeled from the support may be laminated on a current collector.

그 다음, 상기 음극 활물질 조성물이 도포된 집전체를 80℃ 내지 120℃에서 건조 후, 압연하여 1.5 g/cc 초과 3 g/cc 미만의 밀도를 갖는 음극 활물질층이 형성된 음극을 제조한다.Then, the current collector to which the negative active material composition is applied is dried at 80°C to 120°C, and then rolled to prepare a negative electrode having a negative active material layer having a density of more than 1.5 g/cc and less than 3 g/cc.

일 실시예에 따르면, 상기 음극 활물질 조성물에 포함되는 금속나노입자, 티탄 함유 산화물, 탄소계 재료, 바인더 및 도전재는 전술된 바와 같다.According to an embodiment, the metal nanoparticles, titanium-containing oxide, carbon-based material, binder, and conductive material included in the negative active material composition are as described above.

일 실시예에 따르면, 상기 음극 활물질 조성물에 포함되는 상기 티탄 함유 산화물은 하기 화학식 4로 표시되는 티탄산 리튬을 포함할 수 있다: According to an embodiment, the titanium-containing oxide included in the negative active material composition may include lithium titanate represented by Formula 4:

<화학식 4><Formula 4>

LixTiyO12 Li x Ti y O 12

상기 식에서, 2.4 ≤ x ≤ 4.2, 4.8 < y ≤ 6.6이다.In the above formula, 2.4≦x≦4.2 and 4.8<y≦6.6.

상기 화학식 4로 표시되는 티탄산 리튬은 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물에 리튬 이온이 삽입되기 전 형태일 수 있다. The lithium titanate represented by Formula 4 may be in a form before lithium ions are inserted into the compound represented by Formula 3.

예를 들어, 상기 화학식 4로 표시되는 티탄산 리튬은 Li4Ti5O12를 포함할 수 있다. For example, lithium titanate represented by Formula 4 may include Li 4 Ti 5 O 12 .

이 경우, 상기 용매로는 N-메틸피롤리돈(NMP), 아세톤, 물 등이 사용될 수 있다. 상기 용매의 함량은 양극 활물질 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 400 중량부를 사용할 수 있다. 상기 용매의 함량이 상기 범위일 때 활물질층을 형성하기 위한 작업이 용이하다.In this case, N-methylpyrrolidone (NMP), acetone, water, etc. may be used as the solvent. The content of the solvent may be 1 to 400 parts by weight based on 100 parts by weight of the positive electrode active material. When the content of the solvent is within the above range, the operation for forming the active material layer is easy.

다음으로, 상기 양극은 상기 음극의 금속나노입자, 티탄 함유 산화물, 탄소계 재료 대신에 양극 활물질을 사용하는 것을 제외하고는, 음극과 동일한 방법으로 제조될 수 있다. 또한, 양극 활물질 조성물에서 바인더, 도전재 및 용매는 음극의 경우와 동일한 것을 사용할 수 있다. Next, the positive electrode may be manufactured in the same manner as the negative electrode, except that a positive electrode active material is used instead of the metal nanoparticles, titanium-containing oxide, and carbon-based material of the negative electrode. In addition, in the positive electrode active material composition, the binder, the conductive material and the solvent may be the same as those of the negative electrode.

예를 들어, 양극 활물질, 바인더 및 선택적으로 도전재를 용매에 분산시켜 양극 활물질 조성물을 제조할 수 있다. 이후, 집전체상에 상기 양극 활물질 조성물을 직접 코팅하거나, 또는 별도의 지지체 상에 상기 양극 활물질 조성물을 캐스팅 한 후 상기 지지체로부터 박리시킨 양극 활물질 필름을 집전체 상에 라미네이션하여, 적어도 일면에 양극 활물질 조성물이 도포된 집전체를 제조할 수 있다. 그 다음, 상기 양극 활물질 조성물이 도포된 집전체를 건조 및 압연하여 양극 활물질층이 형성된 양극을 제조할 수 있다.For example, a positive electrode active material composition may be prepared by dispersing a positive electrode active material, a binder, and optionally a conductive material in a solvent. Thereafter, the positive active material composition is directly coated on a current collector, or the positive active material composition is cast on a separate support, and then a positive active material film peeled off from the support is laminated on the current collector, A current collector to which the composition is applied can be prepared. Thereafter, the current collector to which the positive active material composition is applied may be dried and rolled to manufacture a positive electrode having a positive active material layer formed thereon.

상기 양극 활물질로는 당해 기술 분야에서 양극 활물질로서 통상적으로 사용되는 물질이면 모두 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 양극 활물질 및 상기 제2 양극 활물질의 코어로서 각각 독립적으로 다음의 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들어, LiaA1 - bBbD2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 및 0 ≤ b ≤ 0.5이다); LiaE1 -bBbO2-cDc(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05이다); LiE2 -bBbO4-cDc(상기 식에서, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05이다); LiaNi1 -b- cCobBcDα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1-b-cCobBcO2-αFα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1 -b- cCobBcO2 F2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1 -b- cMnbBcDα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α ≤ 2이다); LiaNi1 -b- cMnbBcO2 Fα(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNi1-b-cMnbBcO2-αF2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 < α < 2이다); LiaNibEcGdO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0.001 ≤ d ≤ 0.1이다.); LiaNibCocMndGeO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.9, 0 ≤ c ≤ 0.5, 0 ≤ d ≤0.5, 0.001 ≤ e ≤ 0.1이다.); LiaNiGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaCoGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMnGbO2(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); LiaMn2GbO4(상기 식에서, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0.001 ≤ b ≤ 0.1이다.); QO2; QS2; LiQS2; V2O5; LiV2O5; LiIO2; LiNiVO4; Li(3-f)J2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); Li(3-f)Fe2(PO4)3(0 ≤ f ≤ 2); LiFePO4의 화학식 중 어느 하나로 표현되는 화합물을 사용할 수 있다:As the positive electrode active material, any material commonly used as a positive electrode active material in the art may be used. Specifically, the following compounds may be used independently as cores of the first positive electrode active material and the second positive electrode active material. For example, Li a A 1 - b B b D 2 ( in the above formula, 0.90 ≤ a ≤ 1, and 0 ≤ b ≤ 0.5); Li a E 1 -b B b O 2-c D c (where 0.90≦a≦1, 0≦b≦0.5, 0≦c≦0.05); LiE 2 -b B b O 4-c D c (wherein 0≦b≦0.5, 0≦c≦0.05); Li a Ni 1 -b- c Co b B c D α (in the above formula, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 <α ≤ 2); Li a Ni 1-bc Co b B c O 2-α F α (in the above formula, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 <α <2); Li a Ni 1 -b- c Co b B c O 2 F 2 (in the above formula, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 <α <2); Li a Ni 1 -b- c Mn b B c D α (in the above formula, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 <α ≤ 2); Li a Ni 1 -b- c Mn b B c O 2 F α (in the above formula, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 <α <2); Li a Ni 1-bc Mn b B c O 2-α F 2 (in the above formula, 0.90 ≤ a ≤ 1, 0 ≤ b ≤ 0.5, 0 ≤ c ≤ 0.05, 0 <α <2); Li a Ni b E c G d O 2 (in the above formula, 0.90≦a≦1, 0≦b≦0.9, 0≦c≦0.5, 0.001≦d≦0.1); Li a Ni b Co c Mn d GeO 2 (wherein, 0.90≦a≦1, 0≦b≦0.9, 0≦c≦0.5, 0≦d≦0.5, 0.001≦e≦0.1); Li a NiG b O 2 (in the above formula, 0.90≦a≦1, 0.001≦b≦0.1); Li a CoG b O 2 (in the above formula, 0.90≦a≦1, 0.001≦b≦0.1); Li a MnG b O 2 (in the above formula, 0.90≦a≦1, 0.001≦b≦0.1); Li a Mn 2 G b O 4 (In the above formula, 0.90≦a≦1, 0.001≦b≦0.1); QO 2 ; QS 2 ; LiQS 2 ; V 2 O 5 ; LiV 2 O 5 ; LiIO 2 ; LiNiVO 4 ; Li (3-f) J 2 (PO 4 ) 3 (0≦f≦2); Li (3-f) Fe 2 (PO 4 ) 3 (0≦f≦2); A compound represented by any one of the formulas of LiFePO 4 can be used:

상기 화학식에 있어서, A는 Ni, Co, Mn, 또는 이들의 조합이고; B는 Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, 희토류 원소 또는 이들의 조합이고; D는 O, F, S, P, 또는 이들의 조합이고; E는 Co, Mn, 또는 이들의 조합이고; F는 F, S, P, 또는 이들의 조합이고; G는 Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, 또는 이들의 조합이고; Q는 Ti, Mo, Mn, 또는 이들의 조합이고; I는 Cr, V, Fe, Sc, Y, 또는 이들의 조합이며; J는 V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, 또는 이들의 조합이다.In the above formula, A is Ni, Co, Mn, or a combination thereof; B is Al, Ni, Co, Mn, Cr, Fe, Mg, Sr, V, rare earth elements, or combinations thereof; D is O, F, S, P, or a combination thereof; E is Co, Mn, or a combination thereof; F is F, S, P, or a combination thereof; G is Al, Cr, Mn, Fe, Mg, La, Ce, Sr, V, or a combination thereof; Q is Ti, Mo, Mn, or a combination thereof; I is Cr, V, Fe, Sc, Y, or a combination thereof; J is V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, or a combination thereof.

예를 들어, LiCoO2, LiMnxO2x(x=1, 2), LiNi1 -xMnxO2x(0<x<1), LiNi1 -x- yCoxMnyO2 (0≤x≤0.5, 0≤y≤0.5), FePO4 등이다.For example, LiCoO 2 , LiMn x O 2x (x=1, 2), LiNi 1 -x Mn x O 2x (0<x<1), LiNi 1 -x- y Co x Mn y O 2 (0≤ x≤0.5, 0≤y≤0.5), FePO 4 and the like.

다음으로, 상기 양극과 음극 사이에 삽입될 세퍼레이터가 준비된다. 상기 세퍼레이터는 리튬 전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 사용될 수 있다. 특히 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 적합하다. 예를 들어, 유리 섬유, 폴리에스테르, 테프론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 그 조합물 중에서 선택된 재질로서, 부직포 또는 직조 형태여도 무방하다. 상기 세퍼레이터는 일반적으로 기공 직경이 0.01 ㎛ 내지 10 ㎛이고, 두께는 5 ㎛ 내지 300 ㎛인 것을 사용한다. Next, a separator to be inserted between the positive and negative electrodes is prepared. Any of the separators may be used as long as they are commonly used in lithium batteries. Particularly, those having low resistance to ion migration of the electrolyte and excellent electrolyte-moistening ability are suitable. For example, as a material selected from glass fiber, polyester, Teflon, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene, and combinations thereof, it may be a non-woven fabric or a woven form. The separator is generally used with a pore diameter of 0.01 µm to 10 µm and a thickness of 5 µm to 300 µm.

상기 전해질은, 비수계 전해질과 리튬염으로 이루어질 수 있다. 비수계 전해질로는 비수 전해액, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용될 수 있다.The electrolyte may be formed of a non-aqueous electrolyte and a lithium salt. As the non-aqueous electrolyte, a non-aqueous electrolyte solution, an organic solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte, or the like may be used.

상기 비수 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), 부틸렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 에틸메틸 카보네이트(EMC), 감마-부틸로 락톤(GBL), 1,2-디메톡시에탄(DME), 테트라하이드로푸란(THF), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드(DMSO), 1,3-디옥소란(DOL), 포름아미드, 디메틸포름아미드, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소란 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.As the non-aqueous electrolyte, for example, N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), butylene carbonate, dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl Methyl carbonate (EMC), gamma-butyllolactone (GBL), 1,2-dimethoxyethane (DME), tetrahydrofuran (THF), 2-methyl tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide (DMSO), 1,3 -Dioxolane (DOL), formamide, dimethylformamide, acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphate tryster, trimethoxymethane, dioxolane derivative, sulfolane, methyl sulfolane, 1, Aprotic organic solvents such as 3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate derivative, tetrahydrofuran derivative, ether, methyl pyropionate, and ethyl propionate may be used.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 또는 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.As the organic solid electrolyte, for example, a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, a poly agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene fluoride, Alternatively, a polymer including an ionic dissociating group may be used.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 또는 황산염 등이 사용될 수 있다.As the inorganic solid electrolyte, for example, Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH, Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 A nitride, halide, or sulfate of Li such as Li may be used.

상기 리튬염은 리튬 전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 다 사용가능하며, 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 리튬 클로로보레이트, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 또는 이미드 등의 물질이 하나 이상 사용될 수 있다.Any of the lithium salts can be used as long as they are commonly used in lithium batteries, and as a material that is soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, lithium chloro borate, lower aliphatic carboxylic One or more materials such as lithium main acid, lithium 4 phenyl borate, or imide may be used.

또한, 상기 전해액에는 음극 표면에 SEI층을 형성하고 이를 유지시키기 위하여 비닐렌 카보네이트(VC), 카테콜 카보네이트(CC) 등을 포함할 수 있다. 선택적으로, 상기 전해질은 과충전을 방지하기 위하여 n-부틸페로센, 할로겐 치환된 벤젠 등의 리독스-셔틀(redox-shuttle)형 첨가제을 포함할 수 있다. 선택적으로, 상기 전해질은 사이클로헥실벤젠, 비페닐 등의 피막 형성용 첨가제를 포함할 수 있다. 선택적으로, 상기 전해질은 전도 특성을 향상시키기 위하여 크라운 에테르계 화합물 등의 양이온 수용체(cation receptor) 및 붕소계 화합물 등의 음이온 수용체(anion receptor)를 포함할 수 있다. 선택적으로, 상기 전해질은 난연제로서 트리메틸 포스페이트(TMP), 트리스(2,2,2-트리플루오로에틸) 포스페이트(TFP), 헥사메톡시사이클로트리포스파젠(HMTP) 등의 포스페이트계 화합물을 첨가할 수 있다. In addition, the electrolyte may include vinylene carbonate (VC), catechol carbonate (CC), and the like to form and maintain the SEI layer on the surface of the negative electrode. Optionally, the electrolyte may include a redox-shuttle additive such as n-butylferrocene and halogen-substituted benzene to prevent overcharging. Optionally, the electrolyte may contain an additive for forming a film such as cyclohexylbenzene or biphenyl. Optionally, the electrolyte may include a cation receptor such as a crown ether compound and an anion receptor such as a boron compound in order to improve conduction properties. Optionally, in the electrolyte, a phosphate-based compound such as trimethyl phosphate (TMP), tris (2,2,2-trifluoroethyl) phosphate (TFP), and hexamethoxycyclotriphosphazene (HMTP) may be added as flame retardant. I can.

필요에 따라, 상기 전해질은 전극 표면에 안정된 SEI층 또는 피막 형성을 도와 리튬 전지의 안전성을 보다 더 개선시킬 수 있도록, 예를 들어 트리스(트리메틸실릴) 포스페이트(TMSPa), 리튬 디플루오로옥살레이토보레이트(LiFOB), 프로판설톤(PS), 숙시토니트릴(SN), LiBF4, 예컨대 아크릴, 아미노, 에폭시, 메톡시, 에톡시, 비닐 등과 같이 실록산 결합을 형성할 수 있는 관능기를 갖는 실란 화합물, 헥사메틸디실라잔 등의 실라잔 화합물 등, 구체적으로 예를 들어 프로판설톤(PS), 숙시토니트릴(SN), LiBF4 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다. If necessary, the electrolyte helps to form a stable SEI layer or film on the electrode surface, so that the safety of the lithium battery can be further improved, for example, tris (trimethylsilyl) phosphate (TMSPa), lithium difluorooxalatoborate. (LiFOB), propanesultone (PS), succitonitrile (SN), LiBF 4 such as acrylic, amino, epoxy, methoxy, ethoxy, silane compound having a functional group capable of forming a siloxane bond such as vinyl, hexa Silazane compounds such as methyl disilazane, etc., specifically, for example, may further include additives such as propane sultone (PS), succitonitrile (SN), and LiBF 4 .

예를 들어, LiPF6, LiClO4, LiBF4, LiN(SO2CF3)2 등의 리튬염을, 고유전성 용매인 EC 또는 PC의 환형 카보네이트와 저점도 용매인 DEC, DMC 또는 EMC의 선형 카보네이트의 혼합 용매에 첨가하여 전해질을 제조할 수 있다. For example, lithium salts such as LiPF 6 , LiClO 4 , LiBF 4 , and LiN(SO 2 CF 3 ) 2 are used as a cyclic carbonate of EC or PC as a highly dielectric solvent and a linear carbonate of DEC, DMC or EMC as a low viscosity solvent. The electrolyte can be prepared by adding it to the mixed solvent of.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 전지 구조체의 대표적인 구조를 개략적으로 도시한 것이다. 1 schematically shows a typical structure of a lithium battery structure according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 상기 리튬 전지 구조체(100)는 양극(93), 음극(92) 및 상기 양극(93)와 음극(92) 사이에 배치된 세퍼레이터(94)를 배치하여, 1차 구조체를 형성할 수 있다. 또한, 내부 단락의 방지를 위하여 상기 양극(93) 또는 음극(92)의 외면에 세퍼레이터(94)를 추가로 배치할 수 있다. 이후, 상기 1차 구조체를 와인딩하거나 접어서, 원통형 또는 각형의 전지 용기(95)에 넣을 수 있다. 그 다음, 상기 전지 용기(95)에 전해질을 주입한 후, 봉입 부재(96)로 밀봉하여 리튬 전지 구조체(100)를 제조할 수 있다. Referring to FIG. 1, the lithium battery structure 100 includes a positive electrode 93, a negative electrode 92, and a separator 94 disposed between the positive electrode 93 and the negative electrode 92 to form a primary structure. Can be formed. In addition, a separator 94 may be additionally disposed on the outer surface of the anode 93 or the cathode 92 to prevent internal short circuit. Thereafter, the primary structure may be wound or folded, and may be placed in a cylindrical or rectangular battery container 95. Then, after injecting an electrolyte into the battery container 95, the lithium battery structure 100 may be manufactured by sealing with the sealing member 96.

다음으로, 상기 리튬 전지 구조체에 화성 공정을 실시하여, 리튬 전지를 제조하는 단계를 포함한다.Next, a step of manufacturing a lithium battery by performing a chemical conversion process on the lithium battery structure.

상기 화성 공정은 전지 구조를 안정화시키고, 상기 리튬 전지 구조체가 사용 가능한 상태가 되도록 하는 공정이다. 예를 들어, 상기 화성 공정은 상기 리튬 전지 구조체의 에이징(aging) 공정, 충전 공정, 방전 공정 등을 포함할 수 있다.The chemical conversion process is a process of stabilizing a battery structure and making the lithium battery structure usable. For example, the conversion process may include an aging process, a charging process, and a discharging process of the lithium battery structure.

상기 에이징 공정은 리튬 전지 구조체 내에 전해액을 함침시키는 공정이다. The aging process is a process of impregnating an electrolyte solution into the lithium battery structure.

상기 충전 공정은 음극 표면에 SEI 피막(solid electrolyte interphase layer)의 형성을 위하여, 전지를 완전히 충전시키는 공정이다. 상기 충전 공정에서, 상기 금속나노입자 및 상기 티탄산 리튬 입자로 리튬 이온이 삽입될 수 있다.The charging process is a process of completely charging a battery in order to form a solid electrolyte interphase layer (SEI) on the surface of the negative electrode. In the charging process, lithium ions may be inserted into the metal nanoparticles and the lithium titanate particles.

예를 들어, 상기 충전 공정 중, 상기 티탄산 리튬 입자는 상기 화학식 2로 표시되는 화합물에 리튬 이온이 삽입될 수 있다. 예를 들어, 상기 티탄산 리튬 입자는 상기 화학식 4로 표시되는 화합물에 리튬 이온이 삽입된, 하기 화학식 3로 표시되는 화합물로 변할 수 있다:For example, during the charging process, the lithium titanate particles may have lithium ions inserted into the compound represented by Chemical Formula 2. For example, the lithium titanate particles may be transformed into a compound represented by the following Formula 3 in which lithium ions are inserted into the compound represented by Formula 4:

<화학식 3><Formula 3>

Lix +3TiyO12 Li x +3 Ti y O 12

상기 식에서, 2.4 ≤ x ≤ 4.2, 4.8 < y ≤ 6.6이다.In the above formula, 2.4≦x≦4.2 and 4.8<y≦6.6.

상기 방전 공정은 충전 공정에서 충전된 전지를 완전 방전하는 공정으로, 이후 제품 출하를 위하여 재충전 공정이 실시될 수 있다.The discharging process is a process of completely discharging the battery charged in the charging process, and then a recharging process may be performed for product shipment.

상기 방전 공정 중 상기 리튬 전지 구조체에 대한 컷오프는 0.2 V 내지 1.5 V의 전압에서 실시될 수 있다. During the discharging process, the cut-off of the lithium battery structure may be performed at a voltage of 0.2 V to 1.5 V.

상기 방전 공정 중 1.5 V 이하의 전압에서, 상기 화학식 4로 표시되는 티탄산 리튬은 리튬 이온이 삽입된 화합물 형태를 유지할 수 있다. During the discharging process, at a voltage of 1.5 V or less, the lithium titanate represented by Formula 4 may maintain the form of a compound in which lithium ions are inserted.

따라서, 상기 방전 공정 중 1.5 V 이하의 전압에서, 상기 티탄 함유 산화물이 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다:Thus, at a voltage of 1.5 V or less during the discharging process, the titanium-containing oxide may include a compound represented by the following formula (3):

<화학식 3><Formula 3>

Lix +3TiyO12 Li x +3 Ti y O 12

상기 식에서, 2.4 ≤ x ≤ 4.2, 4.8 < y ≤ 6.6이다.In the above formula, 2.4≦x≦4.2 and 4.8<y≦6.6.

예를 들어, 방전 시 1.5 V 이하의 전압에서 컷오프(cut-off)를 실시하는 경우, 상기 리튬 전지 구조체의 음극에 포함된 금속나노입자, 탄소계 재료 등은 리튬 이온을 방출할 수 있다. 반면에, 상기 티탄 함유 산화물은 리튬 이온을 방출하지 않을 수 있다. 즉, 상기 방전 공정 중 1.5 V 이하의 전압에서, 상기 티탄 함유 산화물은 방전되지 않고, 충전된 화학식 3의 형태를 유지할 수 있다. For example, when a cut-off is performed at a voltage of 1.5 V or less during discharge, metal nanoparticles, carbon-based materials, etc. included in the negative electrode of the lithium battery structure may release lithium ions. On the other hand, the titanium-containing oxide may not emit lithium ions. That is, at a voltage of 1.5 V or less during the discharging process, the titanium-containing oxide is not discharged and the charged form of Formula 3 may be maintained.

따라서, 상기 화성 공정 이후, 상기 티탄 함유 산화물은 더 이상 리튬 이온을 흡장 또는 방출하지 않는 비활성 물질로 변하여, 도전재 역할을 효과적으로 수행할 수 있다.Therefore, after the chemical conversion process, the titanium-containing oxide is turned into an inert material that no longer occludes or releases lithium ions, thereby effectively performing the role of a conductive material.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 리튬 전지의 사용 방법은, 전술된 리튬 전지를 1.5 V 이하의 전압에서 방전시키는 단계를 포함한다. A method of using a lithium battery according to another aspect of the present invention includes discharging the above-described lithium battery at a voltage of 1.5 V or less.

상기 리튬 전지를 1.5 V 초과의 전압에서 방전시키지 않음으로써, 티탄 함유 산화물내의 리튬 이온이 탈리되는 것을 막을 수 있다. By not discharging the lithium battery at a voltage exceeding 1.5 V, it is possible to prevent lithium ions in the titanium-containing oxide from being desorbed.

상기 리튬 전지는 소형 디바이스의 전원으로 사용되는 전지에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 다수의 전지를 포함하는 중대형 디바이스 전지 모듈의 단위 전지로도 사용될 수 있다.The lithium battery may be used not only as a battery used as a power source for a small device, but also as a unit cell of a medium or large device battery module including a plurality of batteries.

상기 중대형 디바이스의 예로는 파워 툴(power tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 xEV; E-bike, E-scooter를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(Electric golf cart); 전기 트럭; 전기 상용차; 또는 전력 저장용 시스템; 등을 들 수 있지만, 이들로서 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 리튬 전지는 고출력, 고전압 및 고온 구동이 요구되는 기타 모든 용도에 사용될 수 있다.Examples of the medium and large devices include a power tool; XEVs, including electric vehicles (EV), hybrid electric vehicles (HEVs), and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs); Electric motorcycles including E-bikes and E-scooters; Electric golf cart; Electric truck; Electric commercial vehicles; Or a system for power storage; And the like, but are not limited thereto. In addition, the lithium battery can be used in all other applications requiring high output, high voltage and high temperature driving.

이하의 실시예 및 비교예를 통하여 예시적인 구현예들이 더욱 상세하게 설명된다. 단, 실시예는 기술적 사상을 예시하기 위한 것으로서 이들만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것이 아니다.Exemplary embodiments are described in more detail through the following examples and comparative examples. However, the embodiments are for illustrative purposes only, and the scope of the present invention is not limited thereto.

(음극의 제조)(Manufacture of cathode)

실시예Example 1 One

평균 입경이 15 nm인 Si 입자(Sigma Aldrich 사 제조), 평균 입경이 150 nm인 Li4Ti5O12(삼성정밀화학 사 제조), 평균 입경이 16 ㎛인 흑연(미쯔비시 사 제조), 및 바인더로서 폴리아크릴로니트릴(PAN)를 6.65: 9.5: 78.85: 5의 중량비로 혼합하고, 점도를 조절하기 위하여 용매 N-메틸피롤리돈을 고형분의 함량이 60 중량%가 되도록 첨가하여, 음극 활물질 조성물을 제조하였다. Si particles with an average particle diameter of 15 nm (manufactured by Sigma Aldrich), Li 4 Ti 5 O 12 with an average particle diameter of 150 nm (manufactured by Samsung Fine Chemicals), graphite with an average particle diameter of 16 µm (manufactured by Mitsubishi), and a binder Polyacrylonitrile (PAN) was mixed in a weight ratio of 6.65: 9.5: 78.85: 5, and a solvent N-methylpyrrolidone was added so that the solid content was 60% by weight to adjust the viscosity, and the negative active material composition Was prepared.

상기 음극 활물질 조성물을 15 ㎛ 두께의 구리 집전체 위에 통상의 방법을 사용하여 약 40 ㎛의 두께로 도포하였다. 상기 조성물이 도포된 집전체를 상온에서 건조한 후, 120℃에서 다시 한번 건조하고, 압연하여 1.7 g/cc의 밀도를 갖는 음극 활물질층이 형성된 음극을 제조하였다. The negative active material composition was coated on a copper current collector having a thickness of 15 μm using a conventional method to a thickness of about 40 μm. The current collector coated with the composition was dried at room temperature, dried again at 120° C., and rolled to prepare a negative electrode having a negative active material layer having a density of 1.7 g/cc.

실시예Example 2 2

평균 입경이 150 nm인 TiSO5(Sigma Aldrich 사 제조)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 음극을 제조하였다. A negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that TiSO 5 (manufactured by Sigma Aldrich) having an average particle diameter of 150 nm was used.

비교예Comparative example 1 One

1.5 g/cc의 밀도를 갖는 음극 활물질층이 형성된 음극을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 음극을 제조하였다. A negative electrode was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a negative electrode having a negative active material layer having a density of 1.5 g/cc was prepared.

비교예Comparative example 2 2

평균 입경이 15 nm인 Si 입자(Sigma Aldrich 사 제조), 평균 입경이 16 ㎛인 흑연(미쯔비시사 제조), 및 바인더로서 폴리아크릴로니트릴(PAN)를 7.4: 9.2: 5의 중량비로 혼합하고, 점도를 조절하기 위하여 용매 N-메틸피롤리돈을 고형분의 함량이 60 중량%가 되도록 첨가하여, 음극 활물질 조성물을 제조하였다.Si particles having an average particle diameter of 15 nm (manufactured by Sigma Aldrich), graphite having an average particle diameter of 16 µm (manufactured by Mitsubishi Corporation), and polyacrylonitrile (PAN) as a binder were mixed in a weight ratio of 7.4:9.2:5, In order to adjust the viscosity, a solvent N-methylpyrrolidone was added so that the solid content was 60% by weight, to prepare a negative active material composition.

상기 음극 활물질 조성물을 15 ㎛ 두께의 구리 집전체 위에 통상의 방법을 사용하여 약 40 ㎛의 두께로 도포하였다. 상기 조성물이 도포된 집전체를 상온에서 건조한 후, 120℃에서 다시 한번 건조하고, 압연하여 1.5 g/cc의 밀도를 갖는 음극 활물질층이 형성된 음극을 제조하였다. The negative active material composition was coated on a copper current collector having a thickness of 15 μm using a conventional method to a thickness of about 40 μm. The current collector coated with the composition was dried at room temperature, dried again at 120° C., and rolled to prepare a negative electrode having a negative active material layer having a density of 1.5 g/cc.

비교예Comparative example 3 3

1.7 g/cc의 밀도를 갖는 음극 활물질층이 형성된 음극을 제조한 것을 제외하고는 비교예 2와 동일한 방법으로 음극을 제조하였다. A negative electrode was manufactured in the same manner as in Comparative Example 2, except that a negative electrode having a negative active material layer having a density of 1.7 g/cc was prepared.

비교예Comparative example 4 4

1.5 g/cc의 밀도를 갖는 음극 활물질층이 형성된 음극을 제조한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 음극을 제조하였다. A negative electrode was manufactured in the same manner as in Example 2, except that a negative electrode having a negative active material layer having a density of 1.5 g/cc was prepared.

(리튬 이차 전지의 제조- 코인 하프 셀((Manufacture of lithium secondary battery-coin half cell ( coincoin halfhalf cellcell ))))

실시예Example 3 3

상기 실시예 1에서 제조된 음극, 상대 전극인 리튬 금속, 및 14 ㎛ 두께의 폴리프로필렌 세퍼레이터를 사용하고, 전해질을 주입하여 압축한 2032 규격의 리튬 전지 구조체를 제조하였다. 이 때, 전해질은 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸 카보네이트(DEC) 및 플루오로에틸렌 카보네이트(FEC)의 혼합 용매(EC:DEC:FEC는 5:70:25의 부피비)에 LiPF6가 1.10M의 농도가 되도록 용해시킨 것을 사용하였다.A 2032 standard lithium battery structure was prepared by using the negative electrode prepared in Example 1, lithium metal as a counter electrode, and a polypropylene separator having a thickness of 14 μm, and injecting an electrolyte to compress it. At this time, the electrolyte is a mixed solvent of ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), and fluoroethylene carbonate (FEC) (EC:DEC:FEC is 5:70:25 in a volume ratio) of LiPF 6 is 1.10M What dissolved so as to become a concentration was used.

상기 리튬 전지 구조체를 10분간 0.1C rate의 전류로 초기 충전한 후, 25℃에서 1일동안 방치하였다. The lithium battery structure was initially charged at a current of 0.1 C for 10 minutes, and then left at 25° C. for 1 day.

이후, 0.1C rate의 전류로 전압이 4.2V에 이를 때까지 정전류로 충전하였다. 이어서, 방전 종지 전압인 1.5V에 이를 때까지 0.1C rate의 정전류로 방전하였다. (화성 단계)Thereafter, it was charged with a constant current until the voltage reached 4.2V at a current of 0.1C rate. Subsequently, discharge was performed at a constant current of 0.1 C rate until the discharge end voltage reached 1.5 V. (Mars phase)

이어서, 0.2C rate의 전류로 전압이 4.3V에 이를 때까지 정전류 충전하고, 4.3V를 유지하면서 전류가 0.05C가 될 때까지 정전압 충전하였다. 이어서, 방전 종지 전압인 1.5V에 이를 때까지 0.2C의 정전류로 방전하여, 리튬 이차 전지를 제조하였다. (정격 단계) Subsequently, constant current charging was performed at a current of 0.2C rate until the voltage reached 4.3V, and constant voltage charging was performed until the current reached 0.05C while maintaining 4.3V. Subsequently, discharge was performed at a constant current of 0.2C until the discharge end voltage of 1.5V was reached, thereby preparing a lithium secondary battery. (Rating stage)

실시예Example 4 4

실시예 2에서 제조된 음극을 사용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 리튬 이차 전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 3, except that the negative electrode prepared in Example 2 was used.

비교예Comparative example 5 내지 8 5 to 8

비교예 1 내지 4에서 제조된 음극을 각각 사용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 리튬 이차 전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 3, except that the negative electrodes prepared in Comparative Examples 1 to 4 were used respectively.

(( 평가예Evaluation example 1: 고율 특성 평가) 1: high rate characteristics evaluation)

상기 실시예 3-4 및 비교예 5-8에서 제조된, 상기 화성 정격 단계를 거친 전지를 0.9V CC(constant current)/CV(constant voltage) 0.01C 컷오프 충전한 후, 0.2C의 충방전 속도로 1.5V 컷오프 방전하는 사이클을 1회 수행 후, 충방전 속도를 0.5C, 1.0C, 2.0C, 3.0C 및 5.0C로 각각 변화시켜가며, C-레이트별 용량 유지율을 측정하였다. 그 결과 중 일부를 도 2 및 도 3에 나타내었다. The batteries prepared in Example 3-4 and Comparative Example 5-8 were charged with a 0.9V CC (constant current)/CV (constant voltage) 0.01C cutoff and then charged and discharged at a rate of 0.2C After carrying out the cycle of 1.5V cutoff discharge once, the charge/discharge rates were changed to 0.5C, 1.0C, 2.0C, 3.0C and 5.0C, respectively, and the capacity retention rate for each C-rate was measured. Some of the results are shown in FIGS. 2 and 3.

도 2에서 보는 바와 같이, 1.5 g/cc의 음극 활물질층의 밀도를 갖는 전지의 경우, 음극에 Li4Ti5O12가 포함되더라도 고율 특성이 향상되지 않는다. As shown in FIG. 2, in the case of a battery having a density of a negative active material layer of 1.5 g/cc, high rate characteristics are not improved even if Li 4 Ti 5 O 12 is included in the negative electrode.

반면에, 도 3에서 보는 바와 같이, 음극 활물질층의 밀도를 1.7 g/cc까지 높이는 경우, 음극에 Li4Ti5O12가 포함되지 않은 비교예 7에 따른 전지는 1.0C보다 높은 레이트에서는 용량 유지율 측정이 불가능하였다. 그러나, 음극에 Li4Ti5O12가 포함된 실시예 3에 따른 전지는 5.0C에서도 90% 이상의 용량 유지율을 나타내었다. 따라서, 음극에 Li4Ti5O12가 포함되는 경우, 음극 활물질층의 밀도를 높이더라도 고율 특성이 개선될 수 있음을 알 수 있다. 이는, 구현 가능한 시간 당 전지의 용량이 증가됨을 의미하므로, 출력 특성 또한 개선될 수 있음을 나타낸다. On the other hand, as shown in FIG. 3, when the density of the negative active material layer is increased to 1.7 g/cc, the battery according to Comparative Example 7 in which Li 4 Ti 5 O 12 is not included in the negative electrode has capacity at a rate higher than 1.0 C. It was impossible to measure the retention rate. However, the battery according to Example 3 in which Li 4 Ti 5 O 12 was included in the negative electrode showed a capacity retention rate of 90% or more even at 5.0 C. Therefore, it can be seen that when Li 4 Ti 5 O 12 is included in the negative electrode, high rate characteristics can be improved even if the density of the negative active material layer is increased. This means that the capacity of the battery per hour that can be implemented is increased, and thus it indicates that the output characteristics can also be improved.

(( 평가예Evaluation example 2: 고율 수명 특성 평가) 2: High rate life characteristics evaluation)

상기 실시예 3-4 및 비교예 5-8에서 제조된, 상기 화성 정격 단계를 거친 리튬 전지를 25℃에서 1.0C rate의 전류로 전압이 4.3V에 이를 때까지 정전류 충전하고, 4.3V를 유지하면서 전류가 0.01C가 될 때까지 정전압 충전하였다. 이어서, 방전 시에 전압이 1.5V에 이를 때까지 3.0C의 정전류로 방전하는 사이클을 50회까지 반복하였다. The lithium batteries prepared in Example 3-4 and Comparative Example 5-8 were charged at a constant current until the voltage reached 4.3 V at a current of 1.0 C rate at 25° C. and maintained at 4.3 V. While doing, constant voltage charging was performed until the current reached 0.01C. Subsequently, the cycle of discharging with a constant current of 3.0 C was repeated up to 50 times until the voltage reached 1.5 V during discharge.

상기 코인 하프 셀의 용량 유지율(CRR: capacity retention rate)을 측정하여 하기 표 1 및 도 4에 나타내었다. 여기서, 용량 유지율은 하기 수학식 1로 정의된다.The capacity retention rate (CRR) of the coin half cell was measured and shown in Table 1 and FIG. 4 below. Here, the capacity retention rate is defined by Equation 1 below.

<수학식 1><Equation 1>

용량유지율[%] = [각 사이클에서의 방전용량/1st 사이클에서의 방전용량]×100Capacity retention rate [%] = [Discharge capacity in each cycle/1 st cycle] × 100

음극 내
티탄 함유 산화물
함유 여부
In the cathode
Titanium-containing oxide
Contains or not
음극 활물질층의
밀도
(g/cc)
Of the negative active material layer
density
(g/cc)
50회에서의
용량 유지율
(%)
In episode 50
Capacity retention rate
(%)
실시예 3Example 3 Li4Ti5O12 Li 4 Ti 5 O 12 1.71.7 8282 실시예 4Example 4 TiSO5 TiSO 5 1.71.7 8080 비교예 5Comparative Example 5 Li4Ti5O12 Li 4 Ti 5 O 12 1.51.5 78 78 비교예 6Comparative Example 6 -- 1.51.5 8282 비교예 7Comparative Example 7 -- 1.71.7 측정 불가Not measurable 비교예 8Comparative Example 8 TiSO5 TiSO 5 1.51.5 7878

표 1에서 보는 바와 같이, 비교예 5 및 비교예 8에 따라 제조된 전지는, 비교예 6에 따라 제조된 전지에 비하여 높은 율속에서 용량 유지율이 개선되지 않았다. As shown in Table 1, the batteries manufactured according to Comparative Example 5 and Comparative Example 8 did not improve the capacity retention rate at a high rate compared to the batteries manufactured according to Comparative Example 6.

반면에, 표 1 및 도 4에서 보는 바와 같이, 실시예 3 및 실시예 4에 따라 제조된 전지는, 비교예 7에 따라 제조된 전지에 비하여 높은 율속에서 용량 유지율이 개선되었다. 이는, 음극에 Li4Ti5O12, TiSO5 등의 리튬 함유 산화물이 포함되는 경우, 음극 활물질층의 밀도를 높이더라도 전해액의 함침성 등이 저하되지 않아, 고율 수명 특성이 향상될 수 있기 때문이다. On the other hand, as shown in Tables 1 and 4, the batteries manufactured according to Examples 3 and 4 exhibited improved capacity retention at a high rate compared to the batteries manufactured according to Comparative Example 7. This is Li 4 Ti 5 O 12 , TiSO 5 on the cathode This is because when a lithium-containing oxide such as such is included, even if the density of the negative electrode active material layer is increased, the impregnation property of the electrolyte solution, etc. are not lowered, and high rate life characteristics can be improved.

따라서, 상기 리튬 함유 산화물을 포함하는 음극을 사용하여, 고밀도 음극 활물질층을 가지면서, 고출력을 나타낼 수 있는 전지를 구현할 수 있다.Accordingly, a battery capable of exhibiting high output while having a high-density negative electrode active material layer may be implemented by using the negative electrode including the lithium-containing oxide.

이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 구현예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 구현예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.In the above, preferred embodiments according to the present invention have been described with reference to the drawings and embodiments, but these are only exemplary, and various modifications and other equivalent embodiments are possible from those of ordinary skill in the art. You will be able to understand. Therefore, the scope of protection of the present invention should be determined by the appended claims.

92: 음극 93: 양극
94: 세퍼레이터 95: 전지 용기
96: 봉입 부재 100: 리튬 전지 구조체
92: cathode 93: anode
94: separator 95: battery container
96: sealing member 100: lithium battery structure

Claims (19)

집전체; 및 상기 집전체의 적어도 일면에 배치된 음극 활물질층;을 포함하고,
상기 음극 활물질층이 금속나노입자, 탄소계 재료 및 티탄 함유 산화물의 혼합물을 포함하며,
상기 티탄 함유 산화물의 함량이 상기 음극 활물질층 총 중량을 기준으로 1 중량% 내지 20 중량%이고,
상기 음극 활물질층의 밀도가 1.5 g/cc 초과 3 g/cc 미만인 리튬 전지용 음극.
Current collector; And a negative active material layer disposed on at least one surface of the current collector,
The negative electrode active material layer includes a mixture of metal nanoparticles, a carbon-based material, and a titanium-containing oxide,
The content of the titanium-containing oxide is 1% to 20% by weight based on the total weight of the negative active material layer,
A negative electrode for a lithium battery having a density of the negative active material layer greater than 1.5 g/cc and less than 3 g/cc.
제1항에 있어서,
상기 티탄 함유 산화물이 하기 화학식 1로 표시되는 티탄산 리튬을 포함하는 리튬 전지용 음극:
<화학식 1>
LixTiyMzOn
상기 식에서, 1≤ x ≤4, 1≤ y ≤5, 0≤ z ≤3 및 3≤ n ≤12이고, M은 Li, Mg, Al, Ca, Sr, Cr, V, Fe, Co, Ni, Zr, Zn, Si,P, S, Y, Nb, Ga, Sn, Mo, W, Ba, La, Ce, Ag, Ta, Hf, Ru, Bi, Sb 및 As로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소이다 .
The method of claim 1,
A negative electrode for a lithium battery containing lithium titanate, wherein the titanium-containing oxide is represented by the following Formula 1:
<Formula 1>
Li x Ti y M z O n
In the above formula, 1≦x≦4, 1≦y≦5, 0≦z≦3 and 3≦n≦12, and M is Li, Mg, Al, Ca, Sr, Cr, V, Fe, Co, Ni, Zr, Zn, Si, P, S, Y, Nb, Ga, Sn, Mo, W, Ba, La, Ce, Ag, Ta, Hf, Ru, Bi, Sb and at least one selected from the group consisting of As It is an element.
제2항에 있어서,
상기 티탄 함유 산화물이 Li2TiO3, Li4Ti5O12, Li2Ti3O7, LiCrTiO4, LiFeTiO4, Li2TiSiO5, LiTiPO5 및 LiTi2(PO4)3로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 티탄산 리튬을 포함하는 리튬 전지용 음극.
The method of claim 2,
The titanium-containing oxide is selected from the group consisting of Li 2 TiO 3 , Li 4 Ti 5 O 12 , Li 2 Ti 3 O 7 , LiCrTiO 4 , LiFeTiO 4 , Li 2 TiSiO 5 , LiTiPO 5 and LiTi 2 (PO 4 ) 3 A negative electrode for a lithium battery containing at least one lithium titanate.
제1항에 있어서,
상기 티탄 함유 산화물이 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 리튬 전지용 음극:
<화학식 2>
TiyMzOn
상기 식에서, 1≤ y ≤2, 0≤ z ≤2 및 1≤ n ≤7이고, M은 Li, Mg, Al, Ca, Sr, Cr, V, Fe, Co, Ni, Zr, Zn, Si, P, S, Y, Nb, Ga, Sn, Mo, W, Ba, La, Ce, Ag, Ta, Hf, Ru, Bi, Sb 및 As로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소이다.
The method of claim 1,
A negative electrode for a lithium battery including the titanium-containing oxide compound represented by the following formula (2):
<Formula 2>
Ti y M z O n
In the above formula, 1≦y≦2, 0≦z≦2 and 1≦n≦7, and M is Li, Mg, Al, Ca, Sr, Cr, V, Fe, Co, Ni, Zr, Zn, Si, It is at least one element selected from the group consisting of P, S, Y, Nb, Ga, Sn, Mo, W, Ba, La, Ce, Ag, Ta, Hf, Ru, Bi, Sb and As.
제4항에 있어서,
상기 티탄 함유 산화물이 TiO2, TiSO5, TiP2O7 및 TiP2O7로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 포함하는 리튬 전지용 음극.
The method of claim 4,
The titanium-containing oxide is TiO 2 , TiSO 5 , TiP 2 O 7 and TiP 2 O 7 A negative electrode for a lithium battery comprising at least one compound selected from the group consisting of.
제1항에 있어서,
상기 티탄 함유 산화물이 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 리튬 전지용 음극:
<화학식 3>
Lix +3TiyO12
상기 식에서, 2.4 ≤ x ≤ 4.2, 4.8 < y ≤ 6.6이다.
The method of claim 1,
A negative electrode for a lithium battery including the titanium-containing oxide compound represented by the following formula (3):
<Formula 3>
Li x +3 Ti y O 12
In the above formula, 2.4≦x≦4.2 and 4.8<y≦6.6.
제6항에 있어서,
상기 티탄 함유 산화물이 리튬 전지의 충방전 과정에서 리튬 이온을 흡장 또는 방출을 하지 않는 비활성 물질인 리튬 전지용 음극.
The method of claim 6,
The negative electrode for a lithium battery, wherein the titanium-containing oxide is an inert material that does not occlude or release lithium ions during the charging and discharging process of the lithium battery.
제6항에 있어서,
상기 티탄 함유 산화물이 전기 전도성을 갖는 리튬 전지용 음극.
The method of claim 6,
A negative electrode for a lithium battery in which the titanium-containing oxide has electrical conductivity.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 금속나노입자가 Si, Sn, Al, Ge, Pb, Bi, Sb, 이들의 합금 및 이들의 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 리튬 전지용 음극.
The method of claim 1,
The anode for a lithium battery, wherein the metal nanoparticles include at least one selected from the group consisting of Si, Sn, Al, Ge, Pb, Bi, Sb, alloys thereof, and oxides thereof.
제1항에 있어서,
상기 금속나노입자가 Si 또는 SiOx(0<x<2)를 포함하는 리튬 전지용 음극.
The method of claim 1,
The negative electrode for lithium batteries wherein the metal nanoparticles include Si or SiO x (0<x<2).
제1항에 있어서,
상기 금속나노입자가 탄소계 코팅층이 형성된 금속나노입자를 포함하는 리튬 전지용 음극.
The method of claim 1,
A negative electrode for a lithium battery, wherein the metal nanoparticles include metal nanoparticles having a carbon-based coating layer.
제1항에 있어서,
상기 금속나노입자의 함량이 상기 음극 활물질층 총중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 50 중량%인 리튬 전지용 음극.
The method of claim 1,
A negative electrode for a lithium battery in which the content of the metal nanoparticles is 0.1% to 50% by weight based on the total weight of the negative active material layer.
제1항에 있어서,
상기 탄소계 재료가 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 이들의 혼합물을 포함하는 리튬 전지용 음극.
The method of claim 1,
The negative electrode for a lithium battery wherein the carbon-based material contains crystalline carbon, amorphous carbon, or a mixture thereof.
제1항에 있어서,
상기 탄소계 재료의 함량이 상기 음극 활물질층 총중량을 기준으로 50 중량% 내지 90 중량%인 리튬 전지용 음극.
The method of claim 1,
A negative electrode for a lithium battery in which the content of the carbon-based material is 50% to 90% by weight based on the total weight of the negative active material layer.
제1항에 있어서,
상기 음극 활물질층이 바인더를 더 포함하는 리튬 전지용 음극.
The method of claim 1,
A negative electrode for a lithium battery wherein the negative active material layer further includes a binder.
제16항에 있어서,
상기 바인더가 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리비닐리덴클로라이드, 폴리벤지미다졸, 폴리이미드, 폴리비닐아세테이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아닐린, 아크릴로니트릴부타디엔스티렌, 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리페닐설파이드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌술폰, 폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 불소 고무, 또는 이들의 조합에서 선택되는 리튬 전지용 음극.
The method of claim 16,
The binder is polyvinylidene fluoride, polyvinylidene chloride, polybenzimidazole, polyimide, polyvinyl acetate, polyacrylonitrile, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose Loose, recycled cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polymethyl methacrylate, polyaniline, acrylonitrile butadiene styrene, phenol resin, epoxy resin, polyethylene terephthalate, Polytetrafluoroethylene, polyphenyl sulfide, polyamideimide, polyetherimide, polyethylene sulfone, polyamide, polyacetal, polyphenylene oxide, polybutylene terephthalate, ethylene-propylene-diene monomer (EPDM), sulfonated A negative electrode for lithium batteries selected from EPDM, styrene butadiene rubber (SBR), fluorine rubber, or a combination thereof.
제1항에 있어서,
상기 음극 활물질층이 도전재를 더 포함하는 리튬 전지용 음극.
The method of claim 1,
A negative electrode for a lithium battery wherein the negative active material layer further includes a conductive material.
제1항 내지 제8항 및 제10항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 음극을 포함하는 리튬 전지. A lithium battery comprising the negative electrode according to any one of claims 1 to 8 and 10 to 18.
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6365082B2 (en) * 2014-08-01 2018-08-01 セントラル硝子株式会社 Non-aqueous electrolyte battery electrolyte and non-aqueous electrolyte battery using the same
WO2016160703A1 (en) 2015-03-27 2016-10-06 Harrup Mason K All-inorganic solvents for electrolytes
WO2017026228A1 (en) * 2015-08-11 2017-02-16 日本電気硝子株式会社 Negative electrode active material for electricity storage devices
JP6523113B2 (en) * 2015-09-14 2019-05-29 株式会社東芝 Electrode, non-aqueous electrolyte battery, battery pack, and automobile
JP6794658B2 (en) * 2016-05-18 2020-12-02 株式会社Gsユアサ Non-aqueous electrolyte for power storage element, non-aqueous electrolyte power storage element and its manufacturing method
US10707531B1 (en) 2016-09-27 2020-07-07 New Dominion Enterprises Inc. All-inorganic solvents for electrolytes
CN106531991B (en) * 2016-11-08 2019-05-21 华中科技大学 A kind of durothermic preparation method of raising electrode material
CN107068988B (en) * 2016-12-22 2019-12-31 山东精工电子科技有限公司 Preparation method of spherical mesoporous lithium titanium phosphate cathode material
KR102115602B1 (en) * 2017-06-21 2020-05-26 주식회사 엘지화학 Lithium secondary battery
CN109148885A (en) * 2017-06-27 2019-01-04 海门市彼维知识产权服务有限公司 A kind of negative electrode battery binding material
CN108666549B (en) * 2018-04-24 2021-02-02 同济大学 Low-voltage negative electrode material for lithium ion battery and preparation method and application thereof
CN109666092B (en) * 2018-11-21 2021-05-11 北方华锦化学工业股份有限公司 Production process of special material for polypropylene lithium battery membrane
CN109950502B (en) * 2019-04-01 2020-11-27 北京工业大学 TiO 22Preparation method and application of domain structure regulated titanium lithium silicate material
KR20200137649A (en) * 2019-05-31 2020-12-09 주식회사 엘지화학 Negative electrode, and secondarty battery comprising the negative electrode
CN110407218B (en) * 2019-07-17 2023-03-24 复旦大学 Mesoporous Li 2 TiSiO 5 Carbon/carbon composite material and preparation method thereof
US11876225B2 (en) 2020-10-02 2024-01-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Solid-state lithium-ion conductor and methods of manufacture thereof
CN114497557A (en) * 2021-12-24 2022-05-13 东莞新能源科技有限公司 Electrochemical device and electronic device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101182433B1 (en) * 2011-05-11 2012-09-12 삼성에스디아이 주식회사 Negative active material, method for preparing the same, and lithium battery comprising the same

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6749648B1 (en) * 2000-06-19 2004-06-15 Nanagram Corporation Lithium metal oxides
JP4137350B2 (en) * 2000-06-16 2008-08-20 三星エスディアイ株式会社 Negative electrode material for lithium secondary battery, electrode for lithium secondary battery, lithium secondary battery, and method for producing negative electrode material for lithium secondary battery
JP4030443B2 (en) * 2003-02-27 2008-01-09 三洋電機株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery
US20060188784A1 (en) * 2003-07-28 2006-08-24 Akinori Sudoh High density electrode and battery using the electrode
US8168330B2 (en) * 2006-04-11 2012-05-01 Enerdel, Inc. Lithium titanate cell with reduced gassing
KR20080064590A (en) * 2007-01-05 2008-07-09 삼성에스디아이 주식회사 Anode for lithium battery and lithium battery employing the same
JP5300502B2 (en) * 2008-03-13 2013-09-25 株式会社東芝 Battery active material, non-aqueous electrolyte battery and battery pack
US8277974B2 (en) * 2008-04-25 2012-10-02 Envia Systems, Inc. High energy lithium ion batteries with particular negative electrode compositions
JP2010056076A (en) * 2008-08-01 2010-03-11 Sanyo Electric Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery
US9337484B2 (en) * 2009-05-13 2016-05-10 GM Global Technology Operations LLC Electrodes having a state of charge marker for battery systems
JP2012022794A (en) * 2010-07-12 2012-02-02 Sanyo Electric Co Ltd Negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery
CN103299472B (en) * 2011-01-18 2016-02-24 Nec能源元器件株式会社 Rechargeable nonaqueous electrolytic battery
KR101213483B1 (en) * 2011-04-19 2012-12-18 삼성에스디아이 주식회사 Anode active material, anode and lithium battery containing the same, and preparation method thereof
KR101771089B1 (en) * 2012-01-19 2017-08-24 삼성에스디아이 주식회사 Composite anode active material, preparation method thereof, anode and lithium battery comprising the material
FR2994026B1 (en) * 2012-07-30 2014-12-26 Renault Sa COMPOSITE CELL FOR STORING ELECTRIC ENERGY AND BATTERY CONTAINING SUCH A CELL
KR20150046050A (en) * 2012-08-24 2015-04-29 우베 고산 가부시키가이샤 Nonaqueous electrolyte solution and electricity storage device using same
CN103326010A (en) * 2013-06-05 2013-09-25 深圳市斯诺实业发展有限公司永丰县分公司 Process for preparing nano-silicon-doped composite-lithium-titanate anode materials

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101182433B1 (en) * 2011-05-11 2012-09-12 삼성에스디아이 주식회사 Negative active material, method for preparing the same, and lithium battery comprising the same

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